凸轮轴荧光磁粉全自动检测系统

　　磁粉检测通常被认为是目前表面裂纹检测最有效的方法之一,主要应用于汽车、飞机零件、管道、棒料、焊缝、船舶等的检测,甚至水下检测.磁粉检测虽然具有缺陷直观、灵敏度高、检测速度快且成本低等优点,但也有不足之处,主观因素为可变的人为判断及解释,客观因素为一些关键因素的可变性,如磁悬液的灵敏度和紫外光的强度以及工件表面磁场的变化.现荧光磁粉检测已基本实现了半自动化,且正向着全自动化方向发展.所谓荧光磁粉全自动检测是指在荧光磁粉半自动化检测的基础上,利用CCD摄像机采集裂纹的磁痕图像,应用计算机技　　术对磁痕图像进行处理和模式识别,实现全自动化检测[1].这种方法减少了人为因素产生的漏检现象,目前国际上已有一些针对某种零件的自动荧光磁粉检测系统,但国内尚无成熟的产品　问世.本文介绍的是正在研究开发的针对凸轮轴的全自动荧光磁粉检测系统.

　　1　检测系统的工作过程

　　工件被磁化并浇磁悬液后,在裂纹处的漏磁场会吸附带有绿色荧光物质的磁粉,磁粉在紫外光的照射下呈绿色.利用CCD摄像机将绿色磁痕图像采集后传入计算机,经计算机进行图像二值化和裂纹的自动识别等处理,就可实现凸轮轴的自动探伤.本系统的组成简图如图1所示,数字图像处理流程如图2所示.

　　1.1　磁痕图像的采集

　　工件经清洗和磁化后,检测系统开启彩色摄像,摄取工件的磁痕图像,将其传给计算机,对图像进行处理和分析.图3为CCD摄像机采集的原始图像.

　　1.2　图像的单色化

　　凸轮轴在紫外光的照射下,裂纹呈现鲜明的绿色,背景为紫色.使用彩色摄像头,通过黄绿色滤光片滤掉紫色背景.由于滤色片不能过滤得很彻底,图像中仍保留着一些背景信号.根据三基色原理,紫色由红与蓝两种颜色合成,不含绿色,因此,只提取图像中的绿色成分,可进一步提高信噪比.

　　1.3　图像自适应阈值的选择[2]

　　为了将图像的缺陷分离出来,必须对图像进行二值化.二值化的关键是阈值的选择,阈值过高,会将代表目标的亮点归为背景,产生漏判;阈值过低,会将代表背景的暗点归为目标,产生误判,并使计算量增大.两者都会降低探伤效果.

　　由于图像的不同部分灰度不同,缺陷与背景的对比度也不同,因此必须使用自适应阈值.自适应阈值是根据每幅图像自动调整二值化的阈值,避免了使用固定阈值对于不同亮度图像产生的不适应性.由图像的灰度直方图图4可以看出,背景图像与裂纹图像之间没有明显的界限,最佳阈值难以确定,只能将图像分成8×8或16×16的小块进行图像的二值分割.本文采用的是16×16的小块,这样能适应多种情况的需要.对于每一块,采用下述算法对图像进行二值分割: